Pesquisadores revelam tecnologia de resfriamento altamente eficiente e de baixa emissão com 67 joules de absorção de calor por grama

A tecnologia de resfriamento/refrigeração é uma das invenções mais importantes do homem, mas tem um custo ambiental muito alto. Os sistemas de resfriamento por compressão de vapor amplamente utilizados são responsáveis por quase 15% (dados de 2019) do consumo de eletricidade na China e mais de 7,8% (dados de 2020) das emissões globais de carbono. Embora os materiais calóricos de estado sólido tenham surgido como uma alternativa de baixa emissão, sua incapacidade de transferir calor de forma eficiente limitou severamente a implementação em larga escala.

Li Bing, do Instituto de Pesquisa de Metais da Academia Chinesa de Ciências, desvendou esse "triângulo impossível" de alta capacidade de resfriamento, transferência eficiente de calor e emissões zero de carbono. Publicando suas descobertas na revista Nature, os cientistas introduziram um novo método baseado no efeito barocalórico de dissolução.

A equipe conseguiu isso usando uma solução de sal de tiocianato de amônio (_NH4SCN). O processo combina os benefícios térmicos dos refrigerantes sólidos com os recursos de fluxo rápido dos líquidos. Ao transformar o refrigerante em um fluido bombeável, o sistema responde instantaneamente às mudanças de pressão sem os gargalos de transferência de calor que afetam os limites sólidos tradicionais.

A mecânica central desse novo ciclo de resfriamento opera em uma sequência simples:

• Pressurização: a aplicação de pressão faz com que o sal sólido se precipite para fora da solução, o que libera uma grande quantidade de calor.
• Despressurização: a remoção da pressão faz com que o sal se dissolva rapidamente na água, absorvendo uma quantidade enorme de calor e diminuindo drasticamente a temperatura.

Durante os experimentos em temperatura ambiente, a temperatura do fluido caiu quase 30 kelvins (quase 30°C) em apenas 20 segundos. O intervalo de resfriamento chegou a 54 kelvins em temperaturas elevadas. As simulações de um protótipo de ciclo de quatro etapas mostraram uma eficiência energética próxima a 77% e uma capacidade de resfriamento de 67 joules por grama.

Com a demanda global de resfriamento projetada para triplicar até 2050 (dados de 2022), essa tecnologia estável e reversível abre caminho para a refrigeração comercial com emissão zero. Seu excepcional desempenho em altas temperaturas o torna particularmente adequado para gerenciar as intensas cargas térmicas dos centros de computação de inteligência artificial da próxima geração.